I. el peligro de las baterías de iones de litio.

La batería de iones de litio es una fuente de energía química potencialmente peligrosa debido a sus propias características químicas y composición del sistema.

(1) alta actividad química.
El litio es el principal elemento del grupo del segundo ciclo de la tabla periódica, que tiene propiedades químicas extremadamente activas.

(2) Alta densidad de energía.
La energía específica de la batería de iones de litio es extremadamente alta (≥ 140 Wh/kg), varias veces mayor que la de las baterías Ni-CD, Ni-MH y otras baterías secundarias. Si se produce la reacción de fuga térmica, emitirá mucho calor y conducirá fácilmente a un comportamiento inseguro.

(3) utilizando un sistema de electrolitos orgánicos.
El solvente orgánico del sistema de electrolitos orgánicos es un hidrocarburo, el voltaje de descomposición es bajo, es fácil de oxidar y el solvente es inflamable; si se produce una fuga, la batería se incendiará, incluso se quemará y explotará.

(4) la probabilidad de reacción secundaria es alta.
Durante el uso normal de la batería de iones de litio, se produce una reacción química positiva entre la energía eléctrica y la energía química. Sin embargo, bajo algunas condiciones, como sobrecarga, sobredescarga o trabajo con sobrecorriente, fácilmente se producirá una reacción química lateral dentro de la batería; después de que se intensifique la reacción lateral, afectará seriamente el rendimiento y la vida útil de la batería, y puede producir una gran cantidad de gas, lo que provocará problemas de seguridad causados ​​por explosiones e incendios después del rápido aumento de la presión dentro de la batería .

(5) la estructura del material del electrodo es inestable.

La reacción de sobrecarga de la batería de iones de litio cambiará la estructura del material del cátodo y hará que el material tenga un fuerte efecto de oxidación, por lo que el solvente en el electrolito se oxidará fuertemente y este efecto es irreversible. Si el calor causado por la reacción se acumula, existe el riesgo de fuga térmica.

II. causa el análisis de los problemas de seguridad de los productos de batería de iones de litio.
Después de 30 años de desarrollo industrial, la tecnología de seguridad de la batería de iones de litio ha logrado un gran progreso, lo que controla de manera efectiva la aparición de reacciones secundarias en la batería y garantiza la seguridad de la batería. Sin embargo, con el uso cada vez más extenso de las baterías de iones de litio y la mayor densidad de energía, todavía se repiten incidentes como lesiones por explosiones o retiradas de productos debido a riesgos de seguridad en los últimos años. Resumimos las razones principales de los problemas de seguridad de los productos de batería de iones de litio:

(1) el problema del material de la celda.
Los materiales utilizados en la batería incluyen: material activo positivo, material activo negativo, diafragma, electrolito y carcasa, etc. El rendimiento de seguridad de la celda está determinado por la selección de materiales y la combinación del sistema. En la selección de materiales activos positivos y negativos y materiales de diafragma, los fabricantes no evaluaron las características y coincidencia de las materias primas, lo que resultó en deficiencias congénitas en la seguridad del núcleo.

(2) problemas del proceso de producción.
La inspección laxa de las materias primas de las celdas y el entorno de producción deficiente conducen a la mezcla de impurezas en la producción, lo que no solo es una desventaja para la capacidad de la batería, sino que también tiene un gran impacto en la seguridad de la batería; además, si se mezcla demasiada agua con el electrolito, puede ocurrir una reacción secundaria que aumente la presión interna de la batería, lo que afectará la seguridad. Debido a la limitación del proceso de producción, los productos no pueden lograr una buena consistencia en el proceso de producción del electrodo. por ejemplo, la mala suavidad de la matriz del electrodo, el desprendimiento del material activo del electrodo, la mezcla de otras impurezas en el material activo, la temperatura de soldadura inestable, las rebabas en el borde del electrodo y la falta de uso de cinta aislante en las partes clave pueden afectar negativamente el seguridad del núcleo.

(3) el defecto de diseño de la batería, se reduce el rendimiento de seguridad.
En el diseño estructural, los fabricantes no han prestado atención a muchos puntos clave que afectan la seguridad, como la falta de cinta aislante en las partes clave, la falta de margen o un margen insuficiente en el diseño del diafragma, el diseño irrazonable de la relación de capacidad del electrodo positivo y negativo, el diseño irrazonable de la relación de capacidad del electrodo positivo y negativo. y la relación negativa del área del material activo, el diseño irrazonable de la longitud de la oreja del poste, etc., todos estos pueden ocultar peligros ocultos para la seguridad de la batería. Además, en el proceso de producción de celdas, algunos fabricantes de baterías intentan ahorrar y comprimir las materias primas para ahorrar costos y mejorar el rendimiento, como reducir el área del diafragma, adelgazar la lámina de cobre, lámina de aluminio y no usar válvula de alivio de presión, cinta aislante. etcétera. todo esto reducirá la seguridad de la batería.

(4)la densidad de energía es demasiado alta.
En la actualidad, el mercado busca productos de baterías de mayor capacidad, los fabricantes con el fin de aumentar la competitividad de los productos, continúan mejorando el volumen específico de energía de las baterías de iones de litio, lo que aumenta considerablemente el riesgo de las baterías.

tercero Tecnología de seguridad.
Aunque la batería de iones de litio tiene muchos peligros ocultos, bajo condiciones de uso específicas y la adopción de ciertas medidas puede controlar eficazmente la aparición de reacciones secundarias y reacciones graves en la celda y garantizar su uso seguro. La siguiente es una breve introducción a varias tecnologías de seguridad de uso común para las baterías de iones de litio.

1> elija materias primas con mayor factor de seguridad.
Elija materiales activos positivos y negativos, materiales de diafragma y electrolitos con mayor factor de seguridad.
A) selección de materiales del cátodo.
La seguridad de los materiales del cátodo se basa principalmente en los siguientes tres aspectos:
(1) Estabilidad termodinámica de los materiales.
(2) estabilidad química de los materiales.
(3) propiedades físicas del material.

B) selección de los materiales del diafragma.
La función principal del diafragma es separar los electrodos positivo y negativo de la batería, evitar que los electrodos positivo y negativo entren en contacto y se cortocircuiten, y tiene la capacidad de hacer pasar iones de electrolito, es decir, aislamiento electrónico y conductividad iónica. . Se debe prestar atención a los siguientes puntos al elegir diafragmas para baterías de iones de litio:
(1) tiene aislamiento electrónico para garantizar el aislamiento mecánico de los electrodos positivo y negativo.
(2) tiene un cierto diámetro de poro y porosidad para asegurar baja resistencia y alta conductividad iónica.
(3)El material del diafragma tiene suficiente estabilidad química y debe ser resistente a la corrosión electrolítica.
(4) el diafragma debe tener la función de protección de apagado automático.
(5) la contracción térmica y la deformación del diafragma deben ser lo más pequeñas posible.
(6) el diafragma debe tener un cierto grosor.
(7) el diafragma debe tener una gran fuerza física y una capacidad antiperforación lo suficientemente fuerte.

C) selección de electrolitos.
El electrolito es una parte importante de la batería de iones de litio, que transmite y conduce la corriente entre los electrodos positivo y negativo de la batería de iones de litio. El electrolito utilizado en la batería de iones de litio es una solución de electrolito formada al disolver la sal de litio apropiada en un solvente mixto orgánico sin protones. Por lo general, debe cumplir con los siguientes requisitos:
(1) buena estabilidad química, sin reacción química con el material activo del electrodo, el colector de corriente y el diafragma.
(2) buena estabilidad electroquímica y amplia ventana electroquímica.
(3) Alta conductividad de iones de litio y baja conductividad electrónica.
(4) amplio rango de temperatura del líquido.
(5) seguro, no tóxico y amigable con el medio ambiente.

Reforzar el diseño de seguridad general de la celda.
La batería es el enlace que combina todo tipo de materiales de la batería, y es la integración de electrodo positivo, electrodo negativo, diafragma, oreja de electrodo y película de embalaje, etc. El diseño de la estructura de la batería no solo afecta el rendimiento de varios materiales, sino que también tiene un impacto importante en el rendimiento electroquímico general y el rendimiento de seguridad de la batería. La selección de materiales y el diseño de la estructura celular es una especie de relación entre la parte y el todo. En el diseño de la batería, se debe establecer un modo de estructura razonable de acuerdo con las características del material.

Además, se pueden considerar algunos dispositivos de protección adicionales en la estructura de la batería de litio. Los diseños de mecanismos de protección comunes son los siguientes: 1 se utiliza el elemento interruptor y su resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura de la batería, y cuando la temperatura es demasiado alta, detendrá automáticamente la fuente de alimentación. (2) configure la válvula de seguridad (es decir, la ventilación en la parte superior de la batería). Cuando la presión interna de la batería alcanza cierto valor, la válvula de seguridad se abre automáticamente para garantizar la seguridad de la batería.

Los siguientes son algunos ejemplos del diseño de seguridad de la estructura del núcleo:
A) relación de capacidad de los electrodos positivo y negativo y tamaño de diseño.
La proporción adecuada de capacidad de electrodo positivo y negativo se selecciona de acuerdo con las características de los materiales de electrodo positivo y negativo. la relación entre la capacidad del electrodo positivo y negativo es un vínculo importante relacionado con la seguridad de la batería de iones de litio. si la capacidad positiva es demasiado grande, el litio metálico se depositará en la superficie del electrodo negativo. la capacidad de la batería con un electrodo negativo demasiado grande tendrá una gran pérdida. En general, N/P=1.05~1.15, y tome las decisiones apropiadas de acuerdo con la capacidad real de la batería y los requisitos de seguridad. El tamaño de la película está diseñado para que la posición de la pasta negativa (material activo) sea mayor que la de la pasta positiva, el ancho debe ser 1 mm mayor y la longitud debe ser 5 mm mayor.
B) hay un margen en el ancho del diafragma.
El principio general del diseño del ancho del diafragma es evitar el cortocircuito interno causado por el contacto directo de los electrodos positivo y negativo. La contracción térmica del diafragma conduce a la deformación del diafragma en la dirección de la longitud y la anchura durante la carga y descarga de la batería y en un entorno de choque térmico. El área del pliegue del diafragma aumenta la polarización debido al aumento de la distancia entre los electrodos positivo y negativo, y el área de tensión del diafragma aumenta la posibilidad de microcortocircuito debido al adelgazamiento del diafragma. La contracción del área del borde del diafragma puede provocar un cortocircuito interno causado por el contacto directo entre los electrodos positivo y negativo, lo que puede hacer que la batería sea peligrosa debido a la fuga térmica. Por lo tanto, al diseñar la batería, se deben considerar las características de contracción del diafragma en el uso del área y el ancho del diafragma, y ​​el separador es más grande que el ánodo y el cátodo. Teniendo en cuenta que además del error de proceso, la película de aislamiento debe ser al menos 0,1 mm más larga que el exterior del electrodo.
C) Tratamiento de aislamiento.
El cortocircuito interno es un factor importante en el peligro oculto de seguridad de la batería de iones de litio. Hay muchos lugares potencialmente peligrosos que causan un cortocircuito interno en el diseño estructural de la batería de iones de litio, por lo que se deben establecer las medidas o el aislamiento necesarios en estos lugares clave. para evitar que se produzca un cortocircuito en la batería en circunstancias anormales, como mantener la distancia necesaria entre los oídos positivo y negativo. La cinta aislante debe colocarse en la posición central sin pegar del lado final, y todas las partes expuestas deben envolverse; se debe pegar cinta aislante entre el papel de aluminio positivo y el material activo negativo; la parte de soldadura de la oreja del electrodo debe estar completamente cubierta con cinta aislante; la parte superior del núcleo debe cubrirse con cinta aislante, etc.
D) instale la válvula de seguridad (dispositivo de alivio de presión).
El peligro de la batería de iones de litio a menudo es causado por explosiones e incendios causados ​​​​por una temperatura o presión interna excesiva; configurar un dispositivo de alivio de presión razonable puede liberar rápidamente la presión y el calor dentro de la batería cuando ocurre el peligro y reducir el riesgo de explosión. Se requiere un dispositivo de alivio de presión razonable no solo para cumplir con la presión interna de la batería cuando funciona normalmente, sino también para abrir y liberar automáticamente la presión cuando la presión interna alcanza el límite peligroso. La posición de ajuste del dispositivo de alivio de presión debe tener en cuenta las características de deformación de la carcasa de la batería debido al aumento de la presión interna. El diseño de la válvula de seguridad se puede realizar mediante láminas delgadas, bordes, costuras y raspaduras.
(3) mejorar el nivel de tecnología.
Esforzarse por hacer un buen trabajo en la estandarización y estandarización del proceso de producción de baterías. En los pasos de mezcla, recubrimiento, horneado, compactación, corte y bobinado, estandarice (como el ancho del diafragma, inyección de electrolito, etc.), mejore los medios del proceso (como el método de inyección de líquido a baja presión, el método de carcasa centrífuga, etc.), hacer un buen trabajo en el control de procesos, asegurar la calidad de los procesos y reducir las diferencias entre productos. En los pasos clave que afectan la seguridad, configure pasos especiales (como despolarización de rebabas, polvo de barrido, uso de diferentes métodos de soldadura para diferentes materiales, etc.), implemente un control de calidad estandarizado, elimine piezas defectuosas, elimine productos defectuosos (como deformación de electrodos, perforación del diafragma, desprendimiento de material activo y fuga de electrolitos, etc.).